[发明专利]一种液芯光波导反应器及利用其制备SERS芯片的方法

说明书

本发明公开了一种液芯光波导反应器及利用其制备SERS芯片的方法，其中所述光波导反应器包括上层金属薄膜、第一玻璃片、第二玻璃片、第三玻璃片、下层金属薄膜和玻璃基座，所述上层金属薄膜镀在第一玻璃片上，第二玻璃片、第三玻璃片均与第一玻璃片粘合，第二玻璃片、第三玻璃片均粘结在玻璃基座上，下层金属薄膜镀在玻璃基座上，第二玻璃片、第三玻璃片和下层金属薄膜之间形成样品池，本发明能够把激光直接耦合进入两金属层之间的导波层中产生超高阶导模同时产生振荡场，形成驻波，样品池中溶液与下层金属膜在导波层光场激发下发生化学反应，从而刻蚀下层金属膜得到具有周期结构的SERS芯片，这种方法高效、可重复、成本低。

技术领域

本发明涉及液芯光波导反应器及其应用技术领域，具体涉及一种一种液芯光波导反应器及利用其制备SERS芯片的方法。

背景技术

拉曼光谱属于分子振动光谱，可以用来鉴别物质、定性和定量分析物质的性质。然而，传统的拉曼散射信号非常微弱，一般只是传统光强的10^-6～10^-8。自从1974年Fleischmann等人发现将有拉曼活性的吡啶分子吸附到粗糙化的银电极表面可以得到增强的拉曼信号开始，SERS有效克服了这一缺陷，它主要是利用金属纳米结构表面的局域电磁场增强，从而增强样品分子拉曼散射信号。因为SERS技术可以使被测定物的拉曼散射产生增强效应，增强因子可以达到106，所以人们基于表面局域等离子体共振制备出能够引起拉曼散射增强的基底。这种基底包括两种情况：1.金属溶胶如银或者金纳米颗粒水溶液；2.平面基底上的金属纳米周期结构。第一种情况中的金属纳米溶胶用于探测水溶液中的样品分子。然而由于布朗运动的随机性和金银纳米颗粒的团聚导致拉曼信号的波动以及不可控制和不可重复性。对于第二种情况的金属纳米结构，目前可以通过电子束刻蚀(ElectronBeam Lithography, EBL)实现，但是其成本昂贵，制备时间很长。目前，SERS被广泛用于生物、临床化学和环境检测领域，尤其在无损坏和单分子检测方面发挥了重要作用。它是迄今为止公认的最常用、最有效、最灵敏的拉曼光谱检测技术，所以制备出一种可控的、高效的、可重复的、低成本的SERS测试基底尤为重要。

随着SERS研究的深入，具有热点（hot spots）的金属纳米结构对SERS信号的巨大增强作用被人们所认识。偶合结（junction）结构如团聚的Ag颗粒之间数纳米的空隙，或者金属纳米颗粒和纳米线之间的空隙，是典型的SERS热点。通过热点附近局域电磁场的超常增强，将对拉曼信号产生巨大的增强作用。偶合结结构虽然是信号增强作用突出的热点结构，但是在实际的检测体系中如何高效可控的获得这样的热点结构仍然是有待解决的问题。随着纳米合成技术的发展，研究人员已经将注意力转移到制备特异形貌的纳米颗粒。这种奇特形貌纳米颗粒的共同特点是自身具有热点结构，制备方法主要分为两种：一种是晶体特殊晶面的生长；二是纳米晶体的刻蚀。其中电镀置换反应是纳米颗粒刻蚀的最常用、最简单的方法之一。目前，电镀反应多用于制备针孔纳米结构、海胆状纳米金花结构或者空心纳米结构，而利用液芯光波导结构制备SERS芯片的技术还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液芯光波导反应器，该反应器形成空芯腔，用于加入与下层金属薄膜进行反应的溶液，空芯腔作为导波层，能够快速的使得溶液与下层金属薄膜反应。

本发明的另一个目的，就是利用及液芯光波导反应器制备SERS芯片，该方法高效、可重复、成本低。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种液芯光波导反应器，所述反应器包括上层金属薄膜、第一玻璃片、第二玻璃片、第三玻璃片、下层金属薄膜和玻璃基座，所述上层金属薄膜镀在第一玻璃片上，第二玻璃片、第三玻璃片均与第一玻璃片粘合，第二玻璃片、第三玻璃片均粘结在玻璃基座上，下层金属薄膜镀在玻璃基座上，第二玻璃片、第三玻璃片和下层金属薄膜之间形成空芯腔，即样品池，用于盛放能够与下层厚金属薄膜反应的溶液。